用在退耦電路中的電容稱為退耦電容也叫去耦電容,退耦電容并接于電路正負(fù)極之間,可防止電路通過電源形成的正反饋通路而引起的寄生振蕩。所謂退耦,即防止前后電路電流大小變化時(shí),在供電電路中所形成的電流波動(dòng)對電路的正常工作產(chǎn)生影響,換言之,退耦電路能夠有效地消除電路之間的寄生耦合。
電容的擺放
對于電容的安裝,首先要提到的就是安裝距離。容值最小的電容,有最高的諧振頻率,去耦半徑最小,因此放在最靠近芯片的位置。容值稍大些的可以距離稍遠(yuǎn),最外層放置容值最大的。但是,所有對該芯片去耦的電容都盡量靠近芯片。下面的圖14就是一個(gè)擺放位置的例子。本例中的電容等級大致遵循10倍等級關(guān)系。
還有一點(diǎn)要注意,在放置時(shí),最好均勻分布在芯片的四周,對每一個(gè)容值等級都要這樣。通常芯片在設(shè)計(jì)的時(shí)候就考慮到了電源和地引腳的排列位置,一般都是均勻分布在芯片的四個(gè)邊上的。因此,電壓擾動(dòng)在芯片的四周都存在,去耦也必須對整個(gè)芯片所在區(qū)域均勻去耦。如果把上圖中的680pF電容都放在芯片的上部,由于存在去耦半徑問題,那么就不能對芯片下部的電壓擾動(dòng)很好的去耦。
退耦電容的布置和布線
去耦電容放置在負(fù)載器件的電源和地之間,主要有兩個(gè)作用:一方面是作為負(fù)載器件的蓄能電容,避免由于電流的突變而使電壓降,相當(dāng)于濾除紋波; 另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。在很多設(shè)計(jì)中,去耦電容通常使用容量相差一個(gè)數(shù)量級以上的兩個(gè)甚至更多的電容并聯(lián),為的是提高電源供應(yīng)電路從高到低頻的瞬態(tài)響應(yīng)。
理論上電容越大,低頻的通過性越好,濾波效果也越好,但電容器的原理和結(jié)構(gòu)也決定了大如等效電感和等效電阻都明顯高于小電容,同時(shí)PCB走線也存在一定的分容量電容的分布參數(shù),布參數(shù)。只是這些分布參數(shù)的在低頻時(shí)表現(xiàn)并不明顯,所以布局安排上可以將大容量電容放得遠(yuǎn)離有源器件一些。
隨著工作頻率升高,濾波器件的感抗和PCB線路感抗開始呈現(xiàn),且頻率越高感抗越大,對供電回路的紋波影響越明顯,因此需要選用感抗小的小容量電容提供良好的去耦。同時(shí)還應(yīng)縮短濾波電容兩端到負(fù)載的電源與地的距離,盡可能將去耦電容和負(fù)載器件放置同一層。為降低EMI,也應(yīng)盡量減小電源線和地回路之間包圍的面積。
以下圖例都是說明如何設(shè)計(jì)良好的去耦電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和布線策略。